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1、 河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书目录前言11超声振动加工技术发展趋势31.1起声加工技术发展概况31.2 超声加工技术发展趋势和未来展望62深孔加工技术92.1 深孔的定义92.2 深孔加工的发展概况102.3 深孔加工的特点123枪钻车床133.1枪钻133.2 枪钻的使用133.3 使用枪钻应注意的问题143.4 枪钻的重磨154进给系统164.1机床的进给量的计算和基本参数选择164.2 蜗轮蜗杆的设计184.3调速箱的设计264.4 各轴及齿轮的计算转速的确定344.5 传动零件的初步计算355. 离合器的选择385.1 啮合式离合器386. 主要零件的验算416.1 齿轮的强
2、度验算41致 谢51参考文献：52前言毕业设计是学生学完大学教学计划所规定的全部基础课和专业课后，综合运用所学的知识，与实践相结合的重要实践性教学环节。它是大学生活最后一个里程碑，是四年大学学习的一个总结，是我们结束学生时代，踏入社会，走上工作岗位的必由之路，是对我们工作能力的一次综合性检验。1、 毕业设计的目的通过本次毕业设计，使达到以下几个效果：1） 巩固、扩大、深化学生以前所学的基础和专业知识；2） 培养学生综合分析、理论联系实际的能力；3） 培养学生调查研究、正确熟练运用国家标准、规范、手册等工具书的能力；4） 锻炼进行设计计算、数据处理、编写技术文件、绘图等独立工作能力。总之，通过毕
3、业设计使学生建立正确的设计思想，初步掌握解决本专业工程技术问题的方法和手段，从而使学生受到一次工程师的基本训练。2、 毕业设计的主要内容和要求本次毕业设计的主要内容是设计超声深孔钻床的主轴箱。具体设计内容和要求如下：a) 调查使用部门对机床的具体要求，现在使用的加工方法；收集并分析国内外同类型机床的先进技术、发展趋势以及有关的科技动向；调查制造长的设备、技术能力和生产经验等。b) 超声深孔钻床主轴箱的设计主要是设计主轴、传动轴及传动齿轮，确定各部分的相互关系；拟订总体设计方案，根据总体设计方案，选择通用部件，并绘制装配图和各零件的零件图；c) 进行运动计算和动力计算，绘制转速图；d) 其他零部
4、件的设计和选择；e) 设计并选择皮带的型号和根数及带轮；f) 编制设计技术说明书一份。3、 程序和时间安排毕业设计是实践性的教学环节，由于时间的限制，本次毕业设计不可能按工厂的设计程序来进行，具体的说，可以分以下几个阶段：a) 实习阶段，通过毕业实习实地调查、研究、收集有关资料，掌握深孔加工技术和超声加工技术，了解机床的结构、工作原理和设计的基本要求，花两周时间；b) 制定方案、总体设计阶段，花两周时间；c) 计算和技术设计阶段，绘制图纸，整理设计说明书，花四周时间；d) 答辩阶段，自述设计内容，回答问题，花半周时间。1超声振动加工技术发展趋势 超声波是指频率高于人耳听觉上限的声波。一般来说，
5、正常人听觉的频率上限在l 620kHz之间，随年龄、健康状况等有所不同。值得注意的是，人们习惯上常把以工程应用为目的，而不是以听觉为日的的某些对听卢的应用亦列人超卢技术的研究范围。因此，在实际应用中，有些超声技术使用的频率可能在16kHz以下。而超声波频率的上限是Hz，整个频率范围是相当宽广的，如图11所示 超声波是声波的一部分，因此它遵循声波传播的基本规律。但超声波也有与可听声不同的一些突出特点。例如，超声波由于频率可以很高，因而传播的方向件较强，同时超声设备的几何尺寸可以较小；超声波传播过程中，介质质点振动的加速度非常大；在液体介质中，当超声波的强度达到一定值后便产生空化现象，等等。正是这
6、些特点，决定了超声波具有与可听声不同的、领域相当广阔的各种用途。1.1起声加工技术发展概况 超声加工是利用超声振动的工具在有磨料的液体介质中或于磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料，或给工具或工件沿一定介向施加超声频振动进行振动加工，或利用超声振动使工件相互结合的加工方法。超声加工系统由超声波发生器、换能器、变幅杆、振动传递系统、工具、工艺装置等构成。超声波发生器的作用是将220v或380v的交流电转换成超声频电振荡信号；换能器的作用是将超声频电振荡信号转换为超声频机械振动；变幅杆的作用是将换能器的振动振幅放大，超声波的机械振动经变幅杆放大后传给工具，使工具以一定
7、的能量与工件作用，进行加工。 超声加工技术是超声学的一个重要分支。超声加工技术是伴随着超声学的发展而逐渐发展的。 早在1830年，为探讨人耳究竟能听到多高的频率，F5avrt曾用一多齿的齿轮，第一次人工产生了24Hz的超声波，1876年加尔顿(FGalton)的气哨实验产生的超声波的频率达到了3Hz，后改用氢气时，其频率达到了8N z。这些实验使人们开始对超声波的性质有了一定的认识。 对超声学的诞生起重大推进作用的是1912年豪华客轮泰坦尼克(Titanic)号在旨航中碰撞冰山后沉没，这个当时震惊世界的悲剧促使科学家提出用声学人法来探测冰山。这些活动启发了第一次世界大战期间侦察德国潜艇的紧张册
8、究。1916年以法国著名物理学家郎之万(P.langevin)为首的科学家升始究产生和运用水下超声作为侦察手段，并在1918年发现压电效应可使石英板振动，制成了可用作超声源的石英压电振荡器。这就是现代超声学的开端。 1927午，美国物理学家怔德(R WWood)和卢米斯(AE loomis)最早做了超声加工试验，利用强烈的超声振动对玻璃板进行雕刻和快速钻孔，们当时并未应用在工业上。1951年，美国的科思制成第一台实用的超声加工机，并引起广泛关注，为超声加上技术的发展奠定了基础。 日本是较早研灾超声加工技术的国家，20世纪50午代，日本已经设立专门的振动切削研究所，许多大学和科研机构也都设有这个
9、研究课题。日本研究超声加工的主要代表人物有两位：一位是中央大学的岛川正晖教授，超音波工学理论和实际是他的代表作；另一位是宇都官大学的隈部淳一郎教授，精密加工、振动切削基础和应用是他的代表作。日本研究人员不但把超声加上用在普通设备上，而且在精密机床、数控机床中也引人了超声振动系统。l 977年日本将超声振动切削与磨削用于生产，可对直径为6oomm大型船用柴油机缸套进行镗孔。 原苏联的超声加工研究也比较早，20世纪50年代末60年代初已经发表过很有价值的论文。在超声车削、钻孔、磨削、光整加工、复合加工等方面均有生产应用，并取得了良好的经济效果。为了推动超声加工的应用，1973年原苏联召开了一次全国
10、性的讨论会，充分肯定了超声加工的经济效果和实用价值，对这项新技术在全国的推广应用起到了积极的作用。到80年代末期，当时苏联已经生产系列超声振动钻削装置。 20世纪70年代中期，美国在超声钻中心孔、光整加工、磨削、拉管和焊接等方面已处于生产应用阶段，超声车削、钻孔、镗孔巳处于试验性生产设备原型阶段。1979年通用超声振动切削系统已供应工业界应用。 德国和英国也对超声加工的机理和工业应用进行了大量的研究，并发表了许多有价值的论文，在生产中也得到了积极的应用。例如，英同十1964年提出使用烧结或电镀金刚石工具的超声旋转加工的方法，克服了一般超声加工深孔时加工速度低和精度差的缺点，取得了较好的效果。
11、我国超声加工技术的研究始于20世纪50年代末，60午代末开始了超声振动车削的研究，1973年上海超声波电子仪器厂研制成功cNM2型超声研磨机。1982年，上海钢管厂、中国科学院声学研究所及上海超声波仪器厂研制成功超声拉管设备，为我国超声加工在金属塑性加工中的应用填补丁空白。1983年10月，机械电子丁业部科技司委托机械工艺师杂志编辑部在西安召开了我国第一次“振动切削专题讨论会”，会议充分肯定了振动切削在金属切削中的重要作用，交流了研究和应用成果，促进了这项新技术在我国的深入研究和推广应用。1985年，广西大学、南京电影机械厂和南京刀具厂联合开发了我国第一套“czQ250A型”超声振动切削系统。
12、同年，机械电子工业部第11研究所研制成功超声旋转加工机，在玻璃、陶瓷、YAG激光晶体等硬脆材料的钻孔、套料、端铣、内外圆磨削及螺纹加工中，取得了良好的工艺效果。1987年，北京市电加工研究所在国际上首次提出了超声频调制电火花与超声波复合的研磨、抛光加工技术，并成功应用于聚晶金刚石拉丝模的研磨和抛光。1989年，我国研制成功超声珩磨装置。1991年研制成功变截面细长杆超声车削装置。 20世纪末到本世纪初的十几年间，我国的超声加工技术发展迅速，在超声振动系统、深小孔加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、超声复合加工领域均有较广泛的研究，尤其是在金刚石、陶挠、玛淄、玉石、淬火钢、模具钢、花岗岩、大理石、石
13、英、玻璃和烧结永磁体等难加工材料领域解决了许多关键性问题，取得了良好的效果。1.2 超声加工技术发展趋势和未来展望 超声加工技术已经涉及到许多领域，在各行各业发挥了突出的作用，但有关工艺与设备的相关技术有待于进一步研究开发。 (1)超声振动切削技术 随着传统加工技术和高新技术的发展，超声振动切削技术的应用日益广泛，振动切削研究日趋深入，主要表现在以下几个方面。 1研制和采用新的刀具材料。在现代产品中，难加工材料所占的比例越来越大，对机械零件加工质量的要求越来越高。为了更好地发挥刀具的效能，除了选用合适的刀具几何参数外，在振动切削中，人们将更多的注意力转为对刀具材料的开发与使用上，其中天然金刚石
14、、人造金刚石和超细晶粒的硬质合金材料的研究和应用为主要方向。 2对振动切削机理深入研究。当前和今后一个时期对振动切削机理的研究将主要集中在对振动切削中刀具与工件相互作用的力学分析和振动切削机理的微观研究及数学描述两个方面。超声椭圆振动切削的研究与推广。超声椭圆振动切削已受到国际学术界和企业界的重视。美国、英国、德国和新加坡等国的大学以及国内的北京航空航大大学和上海交通大学已开始这方面的研究工作。日本企业界如日立、多贺和Towa公司等已开始这方面的实用化研究工作。但是，超声椭圆振动切削在理论和应用方面还有许多工作要做。尤其是对硬脆性材料的超精密切削加工、微细部品和微细模具的超精密切削加工等方向还
15、需要进一步研究。 超声铣削加丁技术。基于分层去除技术思想的超声铣削加工技术正在被更多的学者所关注。大连理工大学研制了超声数控铣削机床，提出了一种新的利用超声铣削加工技术数控加工工程陶瓷零件的途径。基于分层去除思想的超声铣削数控加工技术解决了传统超声加工中工具损耗严重且不能在线补偿的难题，使加工带有尖角和锐边的复杂型面三维工程陶瓷零件成为可能，为工程陶瓷和其他超硬材料的广泛应用提供了有力的技术支持。 (2)超声复合加工技术 目前，超声电火花机械三元复合加工技术已经得到较快的发展。哈尔滨工业大学利用超声电火花磨料三元复合加工技术对不锈铜进行加工，解决了电火花小孔加工中生产率和表面质量不能兼顾的矛盾，具合较好的应用前景。 针对现代模具手动光整加工的弊端，华南理工大学采用超声电解磨粒复合加工技术对形状复杂的模具型腔光整加工进行了研究，并利用BP人工神经网络对加工表面粗糙度进行了预测，取得了良好的效果。超声电解磨粒复合加工技术是一项新的复合加工技术，能较好地用于形状复杂的模具型腔光整加工。
